Классификация флотационных реагентов

На основании химического состава флотационные реагенты можно разделить на общие группы органических и неорганических реагентов, на основании физико-химических признаков — на растворимые и не растворимые в воде, по признаку их происхождения — на животные, растительные или минеральные и на основании их предполагаемых или очевидных функций во флотации — на коллекторы, вспениватели, подавители и т. п.

Однако, практическое затруднение заключается в отсутствии во всех этих подразделениях необходимой четкости определения, вследствие чего отнесение некоторых реагентов к тому или иному классу часто является вопросом лишь личного взгляда или опыта. Так, растворимость представляет собой довольно неустойчивое обоснование, так как концентрации во флотационной практике настолько незначительны, что делать какие-либо определения лишь экспериментальным путем часто затруднительно. Распределение по классам на основе происхождения также представляет некоторые, хотя и несущественные, затруднения, так как многие из флотационных реагентов могут происходить от вещества, получающего начало из двух или трех источников; так, например, фенол может быть минерального происхождения, если он получается из каменноугольной смолы, и растительного — если он получается из древесной смолы; с другой стороны, вещество, которым одни пользуются, как вспенивателем, а для других оно служит в качестве коллектора или у третьих оно выполняет и ту и другую роль.

В настоящее время принятой большинством является классификация реагентов, предложенная Дж. М. Келлоу и особенно разработанная проф. А.М. Годэном, по которой флотационные реагенты практически разделяются на следующие классы:

1) пенообразователи или вспениватели, способствующие образованию обильной (объемистой) пены с эластичными пузырьками, настолько прочными, чтобы долго держаться на поверхности пульпы, не лопаясь;

2) собиратели или коллекторы, способствующие образованию на поверхностях соответствующих минералов гидрофобных пленок, причем их пена, если таковая образуется, обычно вязка, прочна и обладает свойством собирать на себе минералы с гидрофобной пленкой;

3) собиратели-пенообразователи — реагенты, обладающие одновременным проявлением как коллектирующих, так и пенообразующих свойств;

4) подавители или депрессоры, способные на время их воздействия на поверхность некоторых минералов делать ее в той или иной степени гидрофильной, тем самым замедляя их переход в пену;

5) побудители или активаторы, способные на время их воздействия на поверхность некоторых минералов усиливать ее гидрофобность (усилители или модификаторы) или уничтожать депрессирующее действие подавителя, изменяя гидрофильную пленку на гидрофобную (оживители);

6) флотационные яды, способные на время их воздействия мешать образованию гидрофобных пленок на поверхностях минералов, вследствие чего флотация их становится невозможной;

7) флотационные противоядия, способные уничтожать вредное для флотации действие ядов.

Кроме того, проф. Ребиндером предложена следующая физикохимическая классификация реагентов:

А. Поверхностно-активные реагенты — ассиметрично полярные молекулы которых образуют ориентированные адсорбционные слои на различных поверхностях раздела, участвующих в процессе:

1) коллекторы или собиратели — адсорбирующиеся преимущественно на определенных минеральных поверхностях, причем их полярная группа химически связывается с поверхностью данного минерала. Они могут быть слабо поверхностно-активны на границе водный раствор—воздух. Их коллекторная способность возрастает с их поверхностной активностью, т. е. с увеличением ассиметрии молекул;

2) флотационные яды, адсорбционные слои которых гидрафилизируют поверхность минерала, делая ее лучше смачиваемой водой и неспособной к адсорбции коллектора. Таковы гидрофильные защитные коллоиды и полуколлоиды. Кроме того, для резко гидрофобных минералов коллекторы с нерезко выраженным поверхностно-химическим действием являются флотационными ядами, если они образуют ориентацию поверхностно-активных молекул и адсорбции на границе минерал—вода;

3) пенообразователи (вспениватели) — сильно поверхностноактивные, большей частью химически инертные, реагенты, адсорбирующиеся преимущественно не на поверхности минеральных частиц. Адсорбируясь на поверхности раздела вода—воздух пенообразователи стабилизуют эмульсию пузырьков воздуха в водной среде пульпы, т. е. препятствуют коалесценции отдельных мелких пузырьков друг с другом и образованию более крупных. Кроме того, адсорбционные слои пенообразователя стабилизуют пену (поднявшиеся на поверхность пузырьки), увеличивая ее устойчивость. Существенным является механическая прочность адсорбционных слоев пенообразователя, которая достигает максимума при весьма малых концентрациях, когда адсорбционные слои еще далеки от насыщения.

Б. Неорганические электролиты и их назначение:

а) реагировать с поверхностью минерала химически, образуя на ней тонкий трудно растворимый слой нового вещества, изменяющего условия образования адсорбционного слоя коллектора (благоприятствуя или препятствуя его образованию);

б) «размывать», растворять (часто химически) адсорбционную пленку коллектора, как бы вытесняя ее с поверхности минерала. К этой группе относится влияние щелочей на адсорбционные пленки ксантогенатов;

в) изменять молекулярное строение, например, степень диссоциации поверхностно-активных реагентов в водном растворе с изменением их поверхностной активности. Сюда относятся электролиты, резко изменяющие pH водной среды пульпы.

Как видно, эта классификация, по существу, в основном имеет много общего с классификацией Годэна. Так как последняя формулирует назначение реагентов согласно установившимся на практике понятиям и принята ею, то мы в изложении также будем ей следовать.

Таким образом, правильное сочетание различных видов реагентов сможет обеспечить такое состояние пульпы, какое нам желательно для получения необходимого эффекта в смысле гидрофобности или гидрофиль-ности отдельных минеральных поверхностей.

Теперь перейдем к систематическому рассмотрению каждой группы в отдельности, приняв за основу практическую классификацию Годэна, причем для удобства разбора объединим вторую и третью группу в одну под наименованием «собиратели».